[发明专利]跨导放大器

说明书

跨导放大器将电压信号转换为线性度尽可能好的电流信号，用以形成尽可能理想的电流源输出。这种跨导放大器用来代替在模拟信号放大或衰减，例如，用于连续的或步进式增益控制的，电压放大器的场合是有利的。另一个应用是实现转换和切断功能，这些功能用电流要比用电压容易实现。在这种情况中，在跨导放大器的前面装有模拟放大器，它具有一个电流分流网络并受一个控制信号的控制，在极端情况下，该控制信号成为一个转换信号。

跨导放大器的进一步应用在于实现积分器。通常，电流的积分借助于电容器，即要积分的电压信号首先必须转换成电流信号。

传统跨导放大器的动态量程是由通常处在动态量程中部的静态电流值确定的。在过载情况下，输出电流限制在两倍于静态电流的过载水平以及电流已经为零时的最小允许信号电平之内。这种限定导致由奇次谐波引起的非线性失真。

因此，本发明的目的如同所提出的一样，为提供一个用于差分信号的跨导放大器，它的动态量程不为所建立的工作点限制，而且尽管有少量的内部负反馈，它的谐波失真还是很低的。

本发明及其优点随同参考附图将比较详细地加以介绍，其中：

图1是本发明的一个简单实施例的示意电路图；

图2表示出一个改进的实施例，以及

图3示出作为静态电流的函数的电压——电流转换器的跨导的变化。

图1示出一个根据本发明的跨导放大器的简单实施例。电路主要包括相同的三个电压——电流转换器Ui₁，Ui₂，Ui₃，它们中的第一个Ui₁其输入端连接到第一输入引线端K₁上，而其中的第二个Ui₂具输入端连接到第二输入引线端K₂上。两个输入引线端子K₁，K₂作为加到跨导放大器上的差分电压ds的输入。

三个电压——电流转换器Ui₁，Ui₂，Ui₃作为双极性电流集成在单一的基片上，因单个电路元件的优良的匹配特性而具有良好效果。只包括NPN晶体管和衬底——PNP晶体管而不包括低截止频率的横向PNP晶体管的动态子电路是高频响应的一个有利条件。

所有电压——电流转换器Ui₁，Ui₂，Ui₃在它们的输入部分都有一个衬底——PNP晶体管，参看图1中第一，第二和第三晶体管t₁，t₂，t₃。它们的集电极由衬底形成，而它们的发射极则分别通过第三，第四和第五电阻r₃，r₄，r₅连接到第四，第五和第六NPN型的晶体管t₄，t₅，t₆的发射极上。这三个NPN晶体管的基极引线是在一个公共参考电势Ub上，它是由第三电压——电流转换器Ui₃和一个恒流源K_q确定的。

第四和第五晶体管t₄，t₅的集电极构成跨导放大器的高阻抗差分输出。因为第一和第二晶体管t₁，t₂的基极分别连接到第一和第二输入端子K₁，K₂，所以第四和第五晶体管t₄，t₅的集电极电流分别取决于第一和第二输入端子K₁，K₂的电势，两个电压——电流转换器的每一个输出电流跟踪着相关输入引线的电势。电流的上升分别由第一和第二电压——电流转换器Ui₂，Ui₂中的第三和第四电阻r₃，r₄所限定。输出电流值也是由在每个电压——电流转换器中两个串接的基极——发射极通路的微分跨导I/U_T确定的。跨导放大器的第一输出电流I₁是第四晶体管t₄的集电极电流，而第二输出电流I₂则是第五晶体管t₅的集电极电流。